玻色-爱因斯坦凝聚体孤子蛇形不稳定性的变分方法
孤子是非线性现象的一种显著表现,存在于水波、非线性光学和玻色-爱因斯坦凝聚态(BECs)等多种物理系统中。在BECs中,暗孤子作为一维Gross-Pitaevskii方程的精确稳态解出现。虽然在细长势阱中它们可以长期存在,但在更高维度下其稳定性会因蛇形 instability 而受到破坏,导致孤子衰变为涡旋结构等激发态。该研究团队研究了各向异性谐波势阱约束下玻色-爱因斯坦凝聚态中暗孤子的动力学行为。通过采用同时包含孤子平面横向弯曲和节点线涡旋形成的变分试探法,研究人员推导出了控制孤子演化的运动方程。该方法使该团队能够识别稳定振荡模式及不稳定扰动的增长率,特别确定了抑制蛇形 instability 所需的临界势阱各向异性度。该工作的分析预测与Gross-Pitaevskii方程的完整数值模拟结果高度吻合。
